传统硫酸生产工艺迎来了新变革

传统硫酸生产工艺迎来新变革

传统硫酸装置的热能回收率仅为70％左右，而采用美国孟莫克有限公司(以下简称孟莫克公司)开发的低温热能回收技术(HeatRecovery System，简称HRS技术)，可以回收93％以上的热能，同时，循环冷却水的用量可减少65％左右，不仅节能效果明显，而且使生产成本大大降低。前不久这项“大中型硫酸生产装置低温位热能回收技术”入选《国家重点节能技术广目录(第一批)》。

开发：开创低温热能回收工业化先河

孟莫克公司总部位于美国密苏里州圣路易斯市，前身是孟山都环境化学公司，主要从事原孟山都公司主干业务中的硫酸装置及环境保护领域的工作。从接触法硫酸工艺的研发开始，孟莫克公司始终在硫酸工业技术领域处于国际领先地位，具有近百年的硫酸工业设计、制造、生产和管经验，可为采用各种原料工艺的硫酸企业提供全方位的解决方案，包括：技术许可、工艺包设计、工程设计、污染控制、成套设备、特殊合金材料、催化剂、除雾器以及装置建设、开车指导、人员培训和技术服务等。至今孟莫克公司已在全球设计并建造了近干套硫酸生产及相关配套装置，务遍及六十多个国家和地区。在多年从事硫及与硫相关事业的基础上，孟莫克公司开发出了一项市场前景巨大、节能减排成效突出的先进技术——HRS技术。硫磺制硫酸工艺主要包含硫黄与空气燃烧产生二氧化硫、二氧化硫转化为三氧化硫、三氧化硫吸收水分子生成硫酸等三个工段。以上步均为放热反应，第一工段与第二工段放出的热量占放热总量的75％左右，这两个工段产生的热量被称为高温位热；第三工段放出的热量占放热总量的25％左右，该工段产生的热量被称为低温位热。自19世纪70年代以来，如何充分利用硫酸工艺过程中反应产生的热能，已成为世界硫酸制造关注的热点。
1980年，孟莫克公司曾率先引入现代高效利用能源的设计理论，使前两个工段的高压蒸汽的产量提高了20％以上，为高温位热能回收做出了贡献。然而，在HRS技术诞生之前，世界上的硫酸装置仅能回收前两个工段产生的热量，也就是说热量回收率仅为70％左右。

对于第三个工段，传统工艺是采用浓硫酸来吸收三氧化硫，但由于反应是放热的，硫酸升温后对设备的腐蚀大幅增强，因此必需采用循环冷却水进行降温，使硫酸温度保持在80℃以下，经过此过O，余热只能直接排向大气。这意味着，传统的工艺不仅浪费了热能，而且还需要使用大量的冷却水。

项目	单位	传统工艺	HRS	HRS带蒸汽喷射	高效HRS	备注
高压蒸汽	t/t酸	1.27	1.2	1.19	1.21	6.2MPa，482℃
中压蒸汽	t/t酸	0	0.44	0.48	0.46	1.0MPa，250℃
总产汽量	t/t酸	1.27	1.64	1.67	1.67
能量回收率	%	70	93	93	93
净得电能	kWh/t酸	254	350	355	362	除自用

然而，孟莫克公司始终没有放弃对传统工艺中被浪费的这部分热能回收的技术研发。他们将化学工程、机械工程、防腐工程以及仪表工程等专业的一流人才汇集到一起，潜心研究，终于于1984年开发出了回收利用第三个工段酸冷却器中损失热量的技术，即HRS技术。1987年，世界第一套HRS装置在挪威建成并投入使用，至此，孟莫克公司开创了硫酸生产过程中低温热能回收由理论研究到工业化应用的先河。

孟莫克公司泄岜承为用户提供高质量技术、高品质产品和优质服务的理念，凭借对HRS技术近乎苛刻的不懈追求，致力于最大限度地将硫酸反应热加以回收利用。如今，经过二十余年的发展，HRS技术已能将硫酸生产过程中93％以上的热能回收利用，不仅提高了热能回收利用率，而且减少了约65％的循欣淙此的用量，大大降低了生产成本。HRS技术的诞生和工业化应用被业内称为硫酸生产工艺的一次巨大变革。目前，孟莫克公司的HRS技术已成为世界硫酸低温回收领域惟一可行的技术，在全球建成或在建的HRS装置有四十多套，广泛应用于磷肥、金属冶炼等行业。

应用：环境效益与经济效益双丰收

据Patrick Ritschel介绍，近年来，孟莫克公司加大了对亚洲尤其是中t市场的技术推广力度，该技术进入中国市场仅仅3年，已通过其在中国的分支机构——孟莫克化工成套设备(上海)有限公司在中国建成投运和开建了10套HRS装置，得到了用户的认可，并正在被越来越多的中国企业接受。

目前HRS技术已申请了多项专利，该技术的投资回收期约为2-3年，其带给用户的经济效益主要体现在以下3个方面：

一是可利用回收的热能生产蒸汽。蒸<可直接使用，也可用于热电联产。一套设计产量为3000吨／天的硫黄制酸生产装置，可配套建设一组50MW的发电机组，产生的电能相当可观；

二是大大降低了原吸收工段循环冷却水的用<，为企业直接节省大笔开支，从而降低了生产成本；

三是HRS技术已获得联合国清洁发展机制(CDM)项目认证，因此采用此技术的企业可申清参与国际碳减排交易，直接获得技术资金支持<缩短了投资回收期。
当世界资本和产业向亚洲尤其是中国大规模涌入之时，中国所面临的能源紧缺和环境保护的压力也随之增大，无论是新建项目还是对原有项目的改造都要达到更高的节能与减排要求，因此，孟莫克公司开发的HRS技术无疑已成为解决硫酸生产过程中这一难题的最佳选择之一。

2005年4月，国内首套HRS装置——双狮张家港精细化工有限公司100万吨／年硫黄制酸装置成功开车，采用了当时最先进的带蒸汽喷射的HRS技术，3年多的应用表明，该装置运行状态平稳，总停车时间少于12个小时，刷新了国内硫酸生产装置连续生产的新纪录。双狮化工还利用HRS装置系统产生的蒸汽进行热电联产，减少了能源浪费，节省了大量资金。
2006年8月，湖北宜化集团HRS硫磺制酸装置也顺利开车，目前，湖北宜化的HRS硫磺制酸装置经济效益业已初谐尚В低温位热回收不仅大大减少了热能的浪费，增加了蒸汽的产出，同时也降低了水耗。今年3月，该项目还通过了联合国的CDM项目认证，这是国内硫酸装置首次通过CDM项目认证。湖北宜化集团通过参与国际市场的碳减排交易，直接得到了数百万美元的减排收益，获得了环境效益与经济效益的双丰收。

由于HRS装置具有良好的使用效果和丰厚的经济回报，双狮化工和湖北宜化分别决定上马第二套HRS装置，两套HRS装置分别于2008年和2009年建成投产。

针对中国市场硫酸生产装置大多是产能小于30万吨／年的中小型装置的现状，盂莫克公司特别设计了可由两套甚至多套硫酸生产装置共用一套HRS装置的相关工艺，并已在云天化、中化重庆涪陵化工等单位开工建设。
发展：完善和改进永不止步

作为在硫酸生产领域拥有近百年历史的专业技术公司，孟莫克公司利用HRS技术将硫酸生产装置转变成了一座不增加温室气体排放的绿色能源工厂，并促使热量能最大化地回收利用。在这一技术支持下，硫酸装置首先成为了一个发电厂或蒸汽供应装置，其次才作为硫酸生产装置。

自1984年HRS技术诞生以来，孟莫克公司对该技术的进一步完善和改进就没有止步，通过对整个HRS系统的统筹规划，逐渐确定了最合适的反应温度、浓度，最佳的设备构件，最耐腐蚀的设备，最及时的反应参数实时检测等，并在此基础上完成了对HRS技术的升级换代。多年来，孟莫克公司分别对回收塔及塔分酸器进行改进，改善了回收塔踉诵形榷ㄐ裕提高了S03的吸收率；之后，他们又改进了仪表及控制系统，进一步提高了系统运行的稳定性；并开发了带有蒸汽喷射的HRS技术，使设备整体体积变小，投资降低。围绕硫酸的生产，孟莫克公司开发了一系列专业技术及设备，从专用的除雾器——布林克除雾器，到广泛应用于趿堆唐制酸的动力波气体洗涤器，以及对废硫酸进行回收利用的SAR(SpentAcid Regeneration)技术，都体现着孟莫克公司对绿色环保和节能减排技术的孜孜追求。目前，孟莫克公司正在进行分酸器及设备形式的改变，以进一步提高蒸汽回收率，降低投资成本，更好地满足市场需求。

Patrick Ritschel还欣喜地告诉记者，孟莫克公司新开发的MONARCH技术已经能将硫酸生产过程中的蒸汽回收率提高至100％，并即将投入工业化应用。
在能源价格不断攀升的时代背景下，HRS技术通过对硫酸生产过程中能量最大化的回收和利用，将总能量回收率从传统装置的70％提高到了93％以上，同时减少了循环冷却水的消耗，这一技术无论是对企业，还是对整个硫酸工业都是功不可没的。在全球关注温室效应的今天，HRS技术已成为清洁发展机制(CDM)重点发展的25类温H气体减排措施之一，为企业参与国际碳减排市场的交易，获得国际资金和技术的支持，完成产业升级改造，搭建了一座沟通的桥梁。

伴随着中国经济的蓬勃发展，孟莫克公司已经在中国H港、上海、昆明设立了分支机构，莫孟克在中国的目标是：不断改进技术，提高效率，降低成本，以适应中国本地化、国产化发展的需要。